一种预制装配式异形柱结构梁柱节点及其制作方法与流程

技术领域：

本发明属于钢筋混凝土建筑结构技术领域，涉及一种预制装配式钢筋混凝土异形柱结构梁柱节点。

背景技术：
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自2015年以来，装配式建筑规划密集出台，国家大力支持装配式建筑的规范化发展。装配式建筑因其信息化、标准化、绿色环保与现场作业量小等特点，已成为我国建筑业转型升级的发展方向。相对于普通截面柱结构，异形柱结构体系具有增加建筑面积、平面布置灵活、减轻结构自重等特点。异形柱截面形式固定，构件预制方便，相比于现场浇筑，更适用于工业化的批量生产，发展装配式具有良好的前景。因此，研究与应用装配式异形柱结构符合国家大力发展住宅产业化的政策。

钢筋混凝土框架结构的梁柱节点是结构抗震的薄弱环节，节点性能好是混凝土结构拥有良好抗震性能的保证。国内外文献表明：在外荷载作用下，异形柱的梁柱节点处于轴力、剪力及弯矩等作用的不利受力状态，节点核心区域受力复杂；当采用装配整体式异形柱节点时，存在施工复杂、装配化程度低及工期较长等问题。针对这些问题，异形柱节点可采用预制装配式连接的方法，以保证预制构件具有良好的材料性能，并通过设计合理的预制构件形式以及可靠的连接方法，确保预制构件连接的便利性及节点的抗震性能。当前，国内外在预制装配式混凝土异形柱节点的研究领域存在空白，预制装配连接形式缺乏创新。因此，如何改善异形柱结构梁柱节点的抗震性能，如何保证预制装配式连接的良好应用，现亟需提出新的预制装配式异形柱结构梁柱节点连接方法。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种新型的有良好抗震性能的预制装配式异形柱结构梁柱节点连接方法，其合理设计了混凝土预制构件的形式，且在预制构件端部预埋了钢构件，预制构件只需通过外焊钢板连接及对接焊接的方式，即可完成可靠的装配式连接。为了解决上述技术问题，本发明采用技术方案如下：

一种预制装配式异形柱结构梁柱节点，包括预制节点组合构件、预制异形柱和预制矩形梁，其特征在于，所述预制节点组合构件包括异形柱区域、包含截面为矩形的节点核心区域、长度为一倍梁截面高度的梁区域、截面为矩形且长度为一倍柱截面高度的矩形柱区域、固定连接在梁区域端部的第一梁端钢构件、固定连接在矩形柱区域端部的第一柱端钢构件；在所述的预制矩形梁的端部固定连接有第二梁端钢构件，在所述的预制异形柱的端部固定连接有第二柱端钢构件；所述的预制节点组合构件与预制矩形梁之前通过第一梁端钢构件和第二梁端钢构件固定连接；所述的预制节点组合构件与预制异形柱之间通过第一柱端钢构件和第二柱端钢构件固定连接。

进一步地，所述的第一梁端钢构件与第二梁端钢构件结构相同，包括三块连接成u型的钢板，在内部设置有锚筋。所述的第一柱端钢构件与第二柱端钢构件结构相同，包括多块相连的钢板，其中一块固定于预制异形柱或异形柱区域端面，其他各块固定于预制异形柱或异形柱区域端部的各个侧面。

本发明同时给出所述的预制装配式异形柱结构梁柱节点的制作方式，包括下列步骤：

(1)制作预制节点组合构件：将第一梁端钢构件、第一柱端钢构件固定在预定位置，随后绑扎钢筋、支模板并浇筑混凝土，预制节点组合构件内的节点核心区域、梁区域1-2矩形柱区域及异形柱区域整体浇筑而成；

(2)制作预制矩形梁及预制异形柱时，分别将第二梁端钢构件及第二柱端钢构件固定在预定位置，随后绑扎钢筋、支模板并浇筑混凝土，完成预制矩形梁及预制异形柱的制作；

(3)将预制节点组合构件吊装就位并固定；

(4)进行梁端连接，吊起预制矩形梁，将其第二梁端钢构件与预制节点组合构件的第一梁端钢构件平齐对接，先在两个梁端钢构件连接处的上下两面外焊两块钢板，后可将两个梁端钢构件剩余对接处进行对接焊接；

(5)进行柱端连接，吊起预制异形柱，将其第二柱端钢构件与预制节点组合构件的第一柱端钢构件平齐对接，先在两个柱端钢构件连接处的四面外焊四块钢板，后可将两柱端钢构件剩余对接处进行对接焊接。

与现有连接技术相比，本发明具有的有益效果是：本发明提供的预制装配式异形柱结构梁柱节点连接方法中，预制节点组合构件在节点核心区域及连接区域(梁区域、矩形柱区域)采用了矩形截面，且选取柱端与梁端的装配位置为节点核心区域以外，节点核心区域面积大大增加，能够克服传统异形柱的梁柱节点核心区域抗震性能薄弱的问题，保证了节点核心区域的整体性和“强节点弱构件”的抗震要求；在装配连接中，在预制构件的端部预埋了钢构件，运用外焊钢板与钢构件对接焊接的连接方式，保证了节点在地震荷载作用下装配连接的可靠性，抗震性能接近于整体浇筑。节点采用预制构件现场装配，装配化程度高，构造简单，施工方便，可明显缩短工期，并且为异形柱的梁柱节点预制装配式连接的发展提供了新的设计方法。

附图说明：

图1为本发明的整体装配连接示意图；

图2为本发明的预制节点组合构件分解示意图；

图3为本发明的预制矩形梁分解示意图；

图4为本发明的预制异形柱分解示意图；

图5为本发明的梁端钢构件示意图；

图6为本发明的柱端钢构件示意图；

图7为本发明的梁装配式连接俯视图；

图8为本发明的柱装配式连接正视图；

图9为本发明的整体装配效果图；

图中：1-预制节点组合构件，1-1节点核心区域，1-2梁区域，1-3矩形柱区域，1-4异形柱区域，1-5第一梁端钢构件，1-6第一柱端钢构件；2-预制矩形梁，2-1混凝土梁，2-2第二梁端钢构件；3-预制异形柱，3-1混凝土柱，3-2第二柱端钢构件；4-梁外焊钢板；5-柱外焊钢板。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，本实施例的预制装配式异形柱结构梁柱节点连接方法，用于预制节点组合构件1、预制矩形梁2与预制异形柱3之间的装配式连接，连接时应用梁外焊钢板4及柱外焊钢板5实现。在预制节点组合构件1、预制矩形梁2与预制异形柱3的连接端部预埋钢构件，连接方式为：在节点核心区域以外一倍梁截面高度处，预制节点组合构件1与预制矩形梁2之间采用两块梁外焊钢板4进行连接；在节点核心区域以外一倍柱截面高度处，预制节点组合构件1与预制异形柱3之间采用四块柱外焊钢板5进行连接；钢板焊接完成后，可对钢构件剩余对接处进行对接焊接。

如图2所示，预制节点组合构件1包含截面为矩形的节点核心区域1-1、长度为一倍梁截面高度的梁区域1-2、截面为矩形且长度为一倍柱截面高度的矩形柱区域1-3、异形柱区域1-4、预埋在梁区域端部的第一梁端钢构件1-5以及预埋在矩形柱区域端部的第一柱端钢构件1-6。柱矩形截面的边长与异形柱肢高相同。

如图3所示，预制矩形梁2包含混凝土梁2-1及第二梁端钢构件2-2。

如图4所示，预制异形柱3包含混凝土柱3-1及第二柱端钢构件3-2。为方便连接，在预埋柱端钢构件3-2的区域，混凝土柱3-1采用矩形截面，在其余区域均为异形柱。

在制作预制节点组合构件1时，先将第一梁端钢构件1-5、第一柱端钢构件1-6固定在预定位置，随后绑扎钢筋、支模板并浇筑混凝土，完成预制混凝土构件的制作。预制节点组合构件1内的节点核心区域1-1、梁区域1-2、矩形柱区域1-3及异形柱区域1-4为整体浇筑而成。同样，在制作预制矩形梁2及预制异形柱3时，首先分别将第二梁端钢构件2-2及第二柱端钢构件3-2固定在预定位置，随后绑扎钢筋、支模板并浇筑混凝土，完成预制混凝土构件的制作。

如图5所示，第一梁端钢构件1-5与第二梁端钢构件2-2采取相同构造，由3块钢板焊接而成，并在内部焊接锚筋，此钢构件预埋在梁的端部。如图6所示，第一柱端钢构件1-6与第二柱端钢构件3-2采取相同构造，由5块钢板焊接而成，并在内部焊接锚筋，此钢构件预埋在柱的端部。

如图7、图8所示，在钢板与钢构件的连接平面上，梁外焊钢板4的长宽尺寸不应超出第一梁端钢构件1-5与第二梁端钢构件2-2对接平面的尺寸范围，柱外焊钢板5的长宽尺寸不应超出第一柱端钢构件1-6与第二柱端钢构件3-2对接平面的尺寸范围；且为方便钢板与钢构件的焊接，设计外焊钢板尺寸时应留出足够的焊接空间。外焊钢板的厚度不应超过端部钢构件所用钢板的厚度。

本发明的工作方式为：在异形柱结构梁柱节点的装配式连接中，第一步将预制节点组合构件1吊装就位并固定；第二步进行梁端连接，吊起预制矩形梁2，将其第二梁端钢构件2-2与预制节点组合构件1的第一梁端钢构件1-5平齐对接，先在两梁端钢构件连接处的上下两面外焊2块钢板4，后可将两梁端钢构件剩余对接处进行对接焊接；第三步进行柱端连接，吊起预制异形柱3，将其第二柱端钢构件3-2与预制节点组合构件1的第一柱端钢构件1-6平齐对接，先在两柱端钢构件连接处的四面外焊4块钢板5，后可将两柱端钢构件剩余对接处进行对接焊接。至此，节点处的梁柱装配式连接完成，对接后如图9所示。

本发明并不限于上文描述的实施方式。上文优选实施例仅为说明本发明的技术方案，仅为示意性的，而非全部实施例。在未脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域技术人员所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围之内。

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